Baltymų sudėtis.

Tarp žmogaus ląstelės organinių komponentų baltymai stovi kone pirmoje vietoje, kaip ir pagal kiekį (10-12 % bendros ląstelės masės), taip ir pagal reikšmę. Suaugusio žmogaus organizmo baltymai sudaro apie 10 kg (pusę jų tenka raumenų baltymams). Baltymai yra pagrindinė organizmo statybinė medžiaga, o viena iš svarbesnių baltymų funkcijų yra organizmo (raumenų, vidaus organų ir pan.) ląstelių ir audinių atstatymas (atnaujinimas). Sportininkai kartais netgi pabrėžiama: yra baltymų – tu augi (t. y. auga raumeninė masė), nėra baltymų – tu geriausiu atveju stovi vietoje. Žinoma tai turi savo tiesos, bet ar auginti raumenis yra vienintelė baltymų paskirtis? Į šį ir kitus klausimus pabandysime atsakyti šiame straipsnyje.

Baltymai – tai stambiamolekuliniai azoto turintys organiniai junginiai, sudaryti iš aminorūgščių liekanų, t. y. polimerinės medžiagos (polipeptidai), sudarytos iš monomerų. Ląstelės dažniausiai turi 20 skirtingų aminorūgščių, kuriose yra anglies (C), vandenilio (H), azoto (N), deguonies (O), būna sieros (S), kartais jodo (I), geležies (Fe), fosforo (P). Yra didelė įvairovė baltymų, kurie sudaro organizmo struktūros pagrindą ir yra reikalingi daugeliui funkcijų.

Baltymų struktūra.

Nepaisant sudėtingos sandaros ir didelės įvairovės, visi baltymai sudaryti palyginus iš paprastų struktūrinių elementų – aminorūgščių. Aminorūgšties molekulės sandarą matome paveikslėlyje. Į bet kokios aminorūgšties sudėtį įeina funkcinė amino grupė (-NH₂), kuri ir turi pagrindines jos funkcijas. Taipogi funkcinė karboksilo grupė (-COOH) su savo rūgštinėmis savybėmis ir radikalas (-R), visų aminorūgščių jis skirtingas. Baltymo molekulėje aminorūgštys sudaro kovalentinius ryšius. Ryšys susidaro tarp karboksilo grupės vienoje aminorūgšties molekulėje ir aminogrupės – kitoje, atskylant vandens molekulei. Jis vadinamas peptidiniu ryšiu. Savo ruožtu aminorūgštys, sujungtos peptidiniais ryšiais, sudaro ilgas polipeptidines grandines, kurie ir yra vadinami baltymais.

Aminorūgštinių liekanų kiekio ir jų išsidėstymo sekos pakitimai baltymo molekulėje, sudaro galimybę susidaryti didžiuliam kiekiui baltymų, kurie skiriasi savo fizinėmis bei cheminėmis savybėmis, struktūriniu arba funkciniu vaidmeniu organizme. Nors iš pirmo žvilgsnio ir atrodo viskas pakankamai paprasta, bet taip išties nėra. Baltymų savybės priklauso nuo baltymo molekulinės erdvinės struktūros (žinomi 4 tokie lygmenys). Trumpai apie juos:

• pirminė struktūra, tai aminorūgščių, sujungtų kovalentiniais (peptidiniais) ryšiais, seka;

• antrinė struktūra – susidaro kai polipeptido grandinė susirango į α spiralę ar β klostes ir užima erdvėje tam tikrą padėtį; šią struktūrą palaiko vandeniliniai ryšiai tarp aminorūgščių, išsidėsčiusių polipeptido grandinėje;

•tretinė struktūra – susidaro kai polipeptidinė spiralė susiraito įvairiomis konfigūracijomis; ją palaiko vandeniliniai, joniniai, kovalentiniai (S-S), ryšiai, hidrofobinės R grupių sąveikos;

• ketvirtinė struktūra – susidaro susijungus kelioms baltymų makromolekulėms į komplektą; ją palaiko vandeniliniai ir joniniai ryšiai tarp makromolekulių.

Visa ši pateikta sausa ir neįdomi informacija tam, kad būtų lengviau suprasti, jog baltymai pagal savo struktūrinį lygmenį turi tam tikrą biologinį aktyvumą. Kiekvienas baltymas turi pirminę, antrinę ir tretinę struktūrą, kai kurie ir ketvirtinę. Baltymo biologinis aktyvumas pasireiškia tretinėje struktūroje, dėl to, pakeitus bent vieną aminorūgštį polipeptidinėje grandinėje gali pakisti baltymo konfigūracija ir sumažėti arba netgi visiškai nebetenkama savo biologinio aktyvumo. Dažnai sutinkamas reiškinys yra baltymų denatūracija, kitaip sakant – natūralus baltymo struktūros pažeidimas. Jo priežastimi gali būti temperatūra, pH pokyčiai arba kitokie fiziniai ar cheminiai veiksmai. Tokio poveikio metu dalis ryšių nutrūksta, ir baltymo struktūra bei savybės pakinta (pvz., kaitinamas kiaušinio baltymas sukietėja). Šio proceso metu, pirmiausiai suyra ketvirtinė, vėliau ir tretinė bei antrinės struktūros. Baltymas nebegali normaliai funkcionuoti. Kai kuriais atvejais denatūracija gali būti grįžtamas procesas (renatūracija), o kai kada, pašalinus šį procesą sukėlusį veiksnį, baltymo molekulė gali atgauti buvusią struktūrą bei biologinį aktyvumą.

Baltymų funkcijos.

Baltymų funkcijos labai įvairiapusės. Viena iš svarbiausių ir labiausiai žinoma sportininkams žinoma yra statybinė funkcija: baltymai dalyvauja susidarant visoms ląstelės ląstelinėms membranoms ir organoidams, taipogi neląstelinėms struktūroms. Bet remiantis atliekamomis biologinėmis funkcijomis, baltymai gali būti skirstomi į struktūrinius, katalizinius, pernašos, reguliacinius, apsauginius ir kt. Čia reiktų paminėti ir tai, kad baltymai skirstomi į paprastuosius (taip vadinamus proteinus) ir sudėtinguosius (proteidus). Todėl baltymai, kurie sudaryti tik iš aminorūgščių, vadinami paprastaisiais baltymais, o sudėtingieji baltymai yra paprastųjų ir tam tikrų nebaltyminių medžiagų junginiai. Proteidų nebaltyminė dalis vadinama prostetine grupe, kurioje gali būti nukleorūgštys, angliavandeniai, lipidai, fosfato rūgštys, metalo jonai, hemas, flavinai ir kt. Kita vertus, baltymų skirstymas į paprastuosius ir sudėtinguosius yra santykinis. Ką gi, kokios gi kitos yra baltymų funkcijos, kurios ne visada minimos tarp sportininkų, bet jos yra ne ką mažiau reikšmingos.

• Fermentinė (katalizinė) funkcija – specifiniai baltymai katalizatoriai (fermentai), kurie spartina ląstelėse vykstančių cheminių reakcijų eigą. Šių baltymų dėka, reakcijos pagreitėja tūkstančius kartų.

•Sutraukiamieji (kontraktiliniai) baltymai – šie baltymai geba susitraukti ir atsipalaiduoti, jiems pirmiausiai priskiriami aktinas ir miozinas esantys miofibrilėse, jų dėka galimas griaučių raumenų judėjimo funkcija. Šis mechaninis – cheminis procesas vyksta naudojant cheminę energiją.

• Pernašos funkcija – tam tikri baltymai sugeba prisijungti ir pernešti medžiagas iš vienų audinių į kitus, taipogi geba pernešti per ląstelių membranas (pvz., kraujo baltymai), tokiu būdu pernešamas deguonis, gliukozė, aminorūgštys ir kt. medž.

• Apsauginė funkcija – kraujo baltymai veikia kraujo krešėjimo procesuose apsaugodami organizmą nuo nukraujavimo; specialūs imuniniai baltymai saugo organizmą nuo į jį patekusių svetimų medžiagų.

• Struktūrinė funkcija – šie baltymai yra tam tikrų audinių struktūrinė dalis, kuri suteikia jiems formą, sudaro atramą, apibrėžia tam tikro audinio mechanines savybes (pvz., kolagenas yra jungiamojo audinio, tarpląstelinės medžiagos, sausgyslių ir kremzlių sudedamoji dalis; keratinas yra odos, nagų, plaukų, plunksnų pagrindas).

•Reguliacinė (hormoninė) funkcija – specifiniai baltymai hormonai (pvz., insulinas, gliukagonas ir kt., jie taip pat yra baltymai) reguliuoja medžiagų apykaitą ląstelių viduje ir viso organizmo audiniuose.

• Receptorinė funkcija – šie specifiniai baltymai sąveikauja su organizme esančiais reguliatoriais (pvz., hormonais, mediatoriais ir kt.) ir veikia viduląstelinius procesus.

•Be visų aukščiau išvardytų funkcijų žinoma reikia nepamiršti ir energetinės baltymų funkcijos. Organizmas baltymus gali panaudoti kaip ląstelės energijos šaltinį. Skylant 1g baltymo, išsiskiria 4.08 kcal (17,1kJ) energijos.